УСУ «Лазерный пинцет»

Уникальная комплексная установка для исследования динамики нанобиомашин (УСУ «Лазерный пинцет») предназначена для проведения исследований в области живых систем. Она позволяет измерять динамические и механические характеристики отдельных молекул, получая информацию, не доступную никакими другими способами. Это открывает принципиально новую возможность прямого изучения механизмов действия и работы отдельных молекул в живых системах.
Основными техническими параметрами являются:
а) измеряемое минимальное перемещение макромолекул внутри клетки - менее ОДНОГО нанометра,
б) диапазон измеряемых сил взаимодействия между макромолекулами и субклеточными структурами 0.01 – 200 пикоНьютона,
в) измерение структуры биологических систем в режиме флюоресцентной микроскопии с субдифракционным разрешением (30-40 нм).
Главное преимущество и уникальность установки определяется приведенными характеристиками и количеством методов исследования живых систем, реализованных на ней.
Установка позволяет изучать воздействия различной химической и физической природы на одиночные макромолекулы, включая действие электромагнитных и других типов полей; исследование динамики функционирования и молекулярных механизмов работы одиночных макромолекул – белков-ферментов, моторных белков. Она позволяет использовать комплекс для манипулирования наносистемами биологической и не биологической природы и изучение их динамических свойств.
Параметры установки соответствуют  мировым аналогам.

УСУ «Лазерный пинцет» состоит из:
  • Комплекс исследования динамики нанобиомашин FA-1



  • Комплект оборудования пробоподготовки
    • Комплекс оптико-электронных приборов для физико-химического анализа биологических образцов:
      • Спектрофулориметр Cary Eclipse (с комплектом BioMelt);
      • Сканирующий спектрофотометр Cary 50;
      • Спектрофотометр Cary 5000 (175 - 3300 нм);
      • КД-спектрометр Jasco J-815.

    • Высокопроизводительная центрифуга для разделения биологических образцов Avanti J-30i Beckman Coulter (с набором роторов JS-24.15, JS-24.38, JA-18, JA-18.1, JA-21, JA-30.50);
    • Оборудование для термостатирования и создания вакуумных условий для подготовки и исследования биологических образцов:
      • Термостат жидкостной циркуляционный С10-ВЗ Thermo (Haake);
      • Водяная баня Elmi ТW-2.02;
      • Hacoc вакуумный мембранный Millipor;
      • Насос вакуумно-нагнетательный высокоэффективный Millipor.
    • Оборудование для подготовки клеточных культур и животных тканей с целью выделения из них белковых фракций:
      • Автоклав Tuttnauer 3850 M;
      • Шейкер-инкубатор BBI CERTOMAT ВS-1;
      • Гомогенизатор Potter S;
      • Ультразвуковой гомогенизатор LABSONIC-P;
      • Аппарат-концентратор на полых волокнах УПЛ НПК «Биотест»;
      • Лиофильная сушка FreZone 2,5 L Labconco (США).
    • Комплекс электромеханических приборов для разделения неоднородной смеси на составные части различной плотности биологических образцов:
      • Центрифуга большого объема с охлаждением Hermle Z 513 K;
      • Микроцентрифуга с охлаждением Centurion Scientific K2080R;
      • Центробежный ДНК концентратор CentriVap Labconco (США).
    • Оборудование для водоподготовки методами дистилляции и мембранной фильтрации:
      • Дистиллятор GFL2004;
      • Бидистиллятор GFL2104;
      • Настольная установка для производства высокоочищенной воды Millipor Milli Q Synthesis со сменными картриджами.
УСУ «Лазерный пинцет» была запущена в 2008 году. В 2009-2013 году в ходе выполнения госконтрактов № 02.518.11.7140, 16.518.11.7045 и 14.518.11.7034, заключенных в рамках мероприятия 1.8 «Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы», УСУ была дооснащена следующим оборудованием:
  • Набор оптических элементов и детекторов;
  • Черно-белая видео-камера типа Andor iXon 897E с охлаждаемым и освещаемым со стороны подложки ПЗС-сенсором с электронным усилением (Back-illuminated-EMCCD) для научных исследований, с возможностью режима работы Сropped sensor mode.
Методы исследований, реализованные на УСУ «Лазерный пинцет»:
  • метод динамической субдифракционой флуоресцентной микроскопии клеточных структур (локализационная микроскопия) (подробнее о методе)
  • метод оптической ловушки.
Исследования, проводимые на УСУ «Лазерный пинцет»:
Собственные исследования:
  • Одномолекулярные исследования ДНК при помощи лазерного пинцета;
  • Исследование свойств ДНК-субстрата при связывании с белками TIP49 методом оптической ловушки;
  • Одномолекулярные исследования ДНК-связывающих свойств перспективных белковых мишеней для терапии гепатокарциномы;
  • Исследования механических свойств клеточных мембран при помощи метода оптического захвата;
  • Разработка метода динамической субдифракционой флуоресцентной микроскопии клеточных структур;
  • Исследование структур, формируемых белком FtsZ, в клетках Mycoplasma hominis методом локализационной микроскопии.
Организации-пользователи УСУ «Лазерный пинцет»:
  • Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого;
  • Universite Paul Sabatier (Университет Поля Сабатье), Франция;
  • Физико-технический институт им. А. Иоффе РАН;
  • Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН;
  • Институт цитологии РАН;
  • Институт биологии гена РАН;
  • Институт Аналитического Приборостроения РАН;
  • ООО "Северал";
  • Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова;
  • Всероссийский научно исследовательский институт защиты растений РАСХН;
  • Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии;
  • Научно-Производственная Корпорация "Государственный Оптический Институт им С. И. Вавилова";
  • Гематологический Научный Центр РАМН.
Публикации, подготовленные с использованием УСУ «Лазерный пинцет»:
Собственные публикации:
  • Н.Е. Морозова, А.Д. Ведяйкин, А.В. Сабанцев, Г.Е. Побегалова, C.В. Мурашов, М.А. Ходорковский, "Формирование мембранных тубулярных структур из клеток линии HEP G2", «Научно-технические ведомости СПбГПУ» серия «Физико-математические науки», 2013, № 3, принята в печать
  • Г.Е. Побегалов, А.Н. Арсениев, А.Д. Ведяйкин, М.Л. Соколова, Я.В. Федорова, А.В. Сабанцев, "Изменение механических свойств молекулы ДНК при взаимодействии с интеркалирующим красителем YOYO-1",«Научно-технические ведомости СПбГПУ» серия «Физико-математические науки», 2013, № 1, с. 136-143
  • А.В. Сабанцев, Г.Е. Побегалов, С.В. Мурашов, А.С. Мельников, М.А. Ходорковский, "Модернизация флуоресцентного микроскопа для исследования биологических структур с субдифракционным разрешением", «Научно-технические ведомости СПбГПУ» серия «Физико-математические науки», 2012, № 2, с. 94-99
Порядок выполнения работ на УСУ «Лазерный пинцет»:
  • Для заключения соглашения о проведении исследований просим присылать:
    • Письмо-обращение на имя руководителя ЦКП «Аналитический центр нано- и биотехнологий «СПбГПУ» от организации на бланке с печатью и исходящим номером. Письмо может быть подписано как руководителем организации, так и руководителем лаборатории/контракта/гранта, в таком случае возможно заверение подписи в отделе кадров (форма письма);
    • Заявка за подписью руководителя (исполнителя) госконтракта (гранта) с реквизитами этих документов и задачей исследования на УСУ «Лазерный пинцет» (форма заявки);
    • Описание на 1-2 страницы общей задачи гранта и ожидаемый вклад в эти исследования результатов, полученных на лазерном пинцете.

  • В публикациях, подготовленных с использованием результатов, полученных на УСУ «Лазерный пинцет»:
    • вставить в качестве соавтора не менее одного сотрудника Центра с соответствующей аффиляцией:
      - в российском журнале: Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, Политехническая, 29, Санкт-Петербург;
      - в иностранном журнале: Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University, Polytechnicheskaya, 29, Saint-Petersburg;


    • в конце статьи указать, что работа была выполнена на УСУ «Лазерный пинцет», используя следующее предложение:
      - в российском журнале: «Работа была выполнена с использованием УСУ «Лазерный пинцет» на базе ФГАОУ ВО «СПбПУ»;
      - в иностранном журнале: «The work was carried out using the unique installation «Laser tweezer».

  • Для записи на проведение работ на следующем оборудовании:
    • спектрофулориметр Cary Eclipse;
    • сканирующий спектрофотометр Cary 50;
    • спектрофотометр Cary 5000;
    • КД-спектрометр Jasco J-815 (временно не работает)
пользуйтесь системой бронирования. Запросы на создание учётной записи направляйте по адресу электронной почты или обращайтесь при посещении Центра.

Руководитель работ на УСУ «Лазерный пинцет»: Сергей Вадимович Мурашов, заместитель директора НИК «НаноБио».

Контакты: nanobio@nanobio.spbstu.ru, +7(812)552-98-09.